Причинность классическая и причинность квантовая

Вероятностная интерпретация квантовой механики очень многим пришлась не по душе и вызвала многочисленные попытки возврата к прежней, классической схемы описания. Это стремление во что бы то ни использовать старые знания в новых условиях по-людские понятно, но ничем не оправдано. Оно напоминает желание отставного солдата осмыслить все многообразие жизни с позиций устава строевой службы. Безусловно, его возмутит беспорядок в дискоклуб, и довольно трудно объяснить ему, что там действуют несколько иные законы, чем на армейском плацу.

Еще не так давно недобросовестные интерпретаторы квантовой механики с подозрительным рвением пытались отменить ее только на том основании, что она не согласовывалась с придуманными ими схемам. Они возмущались "свободой воли", якобы было даровано электрону, шельмовали соотношение неопределенностей и всерьез доказывали, что квантовая механика - ненужная наука, раз она рассматривает не реальные события, а их вероятности. Но даже те, кто уважительно отнесся к теории атома, не всегда четко осознавали, как понимать причинность атомных явлений, если каждое из них случайно, и насколько достоверны ее предсказания, если все они основаны на понятии вероятности.

Жизненное понятие причинности - "всякое явление имеет свою причину» - не требует объяснений, однако для науки оно бесполезно. Причинность в науке требует закона, с помощью которого можно проследить последовательность событий во времени. Если прибегнуть к языку формул, то этот закон приобретает вид дифференциального уравнения, которое получило название уравнения движения. В классической механике такие уравнения - уравнения движения Ньютона - позволяют определить заранее траекторию движения частицы, если точно задать ее начальную скорость и координату. Именно такая, быстро очерчена схема объяснения и предсказания явлений природы всегда была идеалом причинной описания в классической физике. Она не оставляет места для сомнений и неверных суждений, и чтобы подчеркнуть эту ее качество, причинность в классической физике назвали детерминизмом.

В квантовой физике такая причинность отсутствует. Но там есть своя, квантово-механическая причинность и свой закон - уравнение Шредингера. Закон этот еще более мощный по сравнению с уравнением Ньютона, поскольку улавливает и выделяет закономерности даже в хаосе случайных квантовых событий - подобно калейдоскопа, что в случайном сочетании стеклышек позволяет увидеть фигуры, которые имеют смысл и красоту.

Случайность единичных квантовых событий - не результат действия неизвестных причин, а первичный элементарный закон, которому они подчиняются, это - отправная точка теории, а не факт, что требует объяснения. Вероятность - свойство и категория, присущая самой квантовой реальности, а не удобный математический прием, который используют для описания результатов эксперимента.

Несмотря на логическую красоту таких построений, привыкнуть к ним и признать их природными все-таки довольно трудно. Как всегда в квантовой физике, эти логические трудности объясняются особенностями нашего языка и нашего воспитания. Понятие "закономерность" и "случайность", "вероятность" и "вероятность" возникли задолго до квантовой механики, и содержание, в них обычно вкладывают, не зависит от желания квантовых физиков.

Проблема вероятности - это проблема наблюдения: что произойдет, если мы сделаем что-то. В классической физике два одинаковых эксперименты при одинаковых начальных условиях всегда должны привести к одному и тому же конечному результату. В этом суть классической причинности, или детерминизма. Своеобразие квантово-механической причинности заключается в том, что даже при неизменных условиях она может предсказать только вероятность результата отдельного эксперимента, однако вполне вероятно предусматривает распределение результатов, когда количество тех же самых экспериментов велика. С квантовой точки зрения, традиционным является такая формулировка закона причинности: "зная точное настоящее, можно с уверенностью предсказать будущее" является Однако оно содержит неверную предпосылку: из соотношения неопределенностей мы в принципе не можем знать настоящее во всех деталях. Вывод, однако, остается верным, если понимать его теперь по-новому.

Можно без конца жонглировать парадоксами вроде "закономерна случайность", "достоверная вероятность», однако это ничего не прибавит к нашим знаниям об атоме. Просто нужно хотя бы когда-то понять, что вероятностный описание атома не является результатом усреднения пока еще неизвестных субатомных явлений, а является принципиальной чертой возможностей сегодняшней науки. Пока остаются в силе соотношение неопределенностей Гейзенберга, мы не можем бесконечно уточнять наши знания об индивидуальных квантовые объекты. По сути, нам это не нужно: все тела в природе состоят из огромного количества атомов, а свойства таких систем квантовая механика предполагает совершенно верно, то есть без всякой произвольности.

Ответы квантовой механики на вопрос, что мы задаем природе, зависят от того, какую сторону атомного явления мы хотим изучить более тщательно.

Изучая природу, мы всегда сознательно или бессознательно разделяем ее на две части - на объект и наблюдателя. Такое разделение не является однозначным; он зависит от того, какое явление мы изучаем и что мы хотим о нем узнать. Если во явлением мы понимаем движение отдельной частицы, то это событие дискретная случайная и по большей части не подлежит наблюдению. Но если явлением мы называем результат наблюдения за движением многочисленных одинаковых квантовых объектов, то это событие непрерывна, закономерная и описывается волновой функцией.

Квантовая механика изучает только такие явления и объекты. Для них она дает достоверные и единственно правильные предсказания, что до сих пор ни разу не были опровергнуты опытом.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >